專利名稱：在襯底上形成含金屬層的氣相沉積方法
在襯底上形成含金屬層的氣相沉積方法
優(yōu)先權(quán)聲明
本申請主張2007年2月14日申請的美國專利申請案第11/705,992號的優(yōu)先權(quán)，此 案全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
背景技術(shù)：
集成電路裝置的尺寸減小己形成將高介電常數(shù)(即高介質(zhì)電容率)材料并入電容器 和柵極內(nèi)的需要。由于現(xiàn)行技術(shù)的最小尺寸實際上受標(biāo)準(zhǔn)介電材料使用的制約，因此搜 尋新型高介電常數(shù)材料和方法正變得越加重要。與常規(guī)介電材料相比，含有堿土金屬的 介電材料可在電容方面提供顯著優(yōu)勢。例如，鈣鈦礦材料鈦酸鍶(SrTi03)具有所揭示 的高達(dá)500的主體介電常數(shù)。
遺憾地是，已證明難以成功地將堿土金屬與氣相沉積方法整合。例如，盡管已揭示 f3-二酮酸鍶的原子層沉積(ALD)，但這些前體化合物的不良反應(yīng)性往往需要高襯底溫度 和強氧化劑來使膜生長，這一膜往往被含碳雜質(zhì)污染。例如，由于含碳雜質(zhì)(諸如碳酸 鍶)會實質(zhì)十.降低所得膜的介電常數(shù)，因此這些雜質(zhì)不合乎需要。將所述含碳雜質(zhì)從高 介電常數(shù)膜中去除的努力僅取得有限的成功，這至少部分是因為使用了不便和/或昂貴的 技術(shù)，包括例如在臭氧中暴露于紫外線(UV)輻射和高壓各向同性反應(yīng)性離子蝕刻。
正在探尋制備適合于當(dāng)前和新一代集成電路裝置的高介電常數(shù)膜的新方法。
發(fā)明內(nèi)容
以下對如本文中所述的方法的各種實施例的描述不希望描述所述方法的每個實施 例或每個實施過程。相反，結(jié)合附圖，參考以下具體實施方式
和權(quán)利要求書，顯然可更 完整了解如本文中所述的方法。此外，應(yīng)了解可使用其它實施例并且在不背離本揭示案 的范圍下可作出結(jié)構(gòu)上的改變。
制備在退火后結(jié)晶成立方相的無缺陷SrTi03膜需要形成具有大體l:l的鍶:鈦原子比 的鈦酸鍶膜。晶態(tài)立方相的存在可形成高介電常數(shù)，鈣鈦礦材料就以此知名。此外，需 要減少和/或消除鈦酸鍶膜中的含碳雜質(zhì)，諸如碳酸鍶(SrC03)，因為所述含碳雜質(zhì)會 有害于膜的電性質(zhì)。木文中所述的原子層沉積方法的某些實施例可提供至少一些所要的 性質(zhì)。
圖1是說明通過如本揭示案中所述的原子層沉積方法，在襯底上沉積的含金屬層的 實施例的示意性側(cè)視圖。
圖2是適用于如本文中所述的方法的氣相沉積系統(tǒng)的透視圖。 圖3是使用如本文中所述的方法所形成的實例電容器構(gòu)造。
圖4描繪通過如實例1中所述的方法所制備的鈦酸鍶層的實施例的x射線光電子能 譜(XPS)。所述能譜是深度(納米；x軸)與原子濃度(原子百分?jǐn)?shù)；y軸)的關(guān)系圖。
圖5是說明通過如比較實例1中所述的方法所制備的含金屬層的實施例的x射線衍 射數(shù)據(jù)(XRD) (5a);和通過如實例1中所述的方法所制備的含金屬層的實施例的x射 線衍射數(shù)據(jù)(XRD) (5b)。圖5a和圖5b是26角(度；x軸)與強度(任意單位或A.U.; y軸)的關(guān)系圖。
圖6是說明通過如比較實例1 (掃描1)中所述的方法所制備的含金屬層的實施例 和通過如實例1 (掃描2)中所述的方法所制備的含金屬層的實施例的氧多重掃描圖形 (6a)和碳多重掃描圖形(6b)的角分辨x射線光電子能譜。圖6a和圖6b是結(jié)合能(電 子伏特或E.V.; x軸)與每秒計數(shù)(y軸)的關(guān)系圖。
具體實施例方式
圖1是可通過本文中所揭示的方法所制備的構(gòu)造100的說明。參看圖1，初始氧化 鈦沉積階段可在襯底110上沉積氧化鈦層120。在某些實施例中，氧化鈦層120厚度可 小于1納米，且在其它某些實施例中，氧化鈦層120厚度為至多0.6納米。在某些實施 例中，氧化鈦層120厚度可為至少0.3納米。初始氧化鈦沉積階段包括多個氧化鈦沉積 循環(huán)。如本文中所使用的"多個"意指兩個或更多個。在一些實施例中，初始氧化鈦沉 積階段由多個氧化鈦沉積循環(huán)組成或基本上由多個氧化鈦沉積循環(huán)組成。例如，在某些 實施例中，初始氧化鈦沉積階段可由11至14個氧化鈦沉積循環(huán)組成。
再次參看圖1，中期沉積階段可在氧化鈦層120上沉積氧化鍶/氧化鈦層130。氧化 鍶/氧化鈦層130的厚度可視指定應(yīng)用的需要而基于所用沉積循環(huán)數(shù)控制。在某些實施例 中，氧化鍶/氧化鈦層130厚度可為至少1納米，且在其它實施例中，厚度為2納米。盡 管一般而言氧化鍶/氧化鈦層的最大厚度僅受特定應(yīng)用的要求(例如50納米、100納米 或甚至更厚)的限制，但在如本文中所述的某些說明性實施例中，氧化鍶/氧化鈦層130 的最大厚度可為例如20納米、30納米或40納米。
中期沉積階段包括多個氧化鍶沉積循環(huán)和多個氧化鈦沉積循環(huán)。在一些實施例中， 中期沉積階段可包括氧化鍶沉積循環(huán)與氧化鈦沉積循環(huán)交替進(jìn)行。在其它實施例中，中
10期沉積階段可包括多個連續(xù)氧化鍶沉積循環(huán)與一個氧化鈦沉積循環(huán)交替進(jìn)行。又在其它 實施例中，中期沉積階段可包括一個氧化鍶沉積循環(huán)與多個連續(xù)氧化鈦沉積循環(huán)交替進(jìn) 行。更在其它實施例中，中期沉積階段可包括多個連續(xù)氧化鍶沉積循環(huán)與多個連續(xù)氧化 鈦沉積循環(huán)交替進(jìn)行。又在其它實施例中，中期沉積階段可包括上述沉積循環(huán)序列的組 合，由上述沉積循環(huán)序列的組合組成或基本上由上述沉積循環(huán)序列的組合組成。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可更改中期沉積階段中氧化鍶沉積循環(huán)和氧化鈦沉積循環(huán)數(shù) 和序列，以形成例如具有所要厚度且具有大體1:1的鍶:鈦原子比的鈦酸鍶層。例如，在 某些實施例中，中期沉積階段可包括多組(例如，4至20組或20組以上)交替進(jìn)行的 2至4個連續(xù)氧化鍶沉積循環(huán)與7至14個連續(xù)氧化鈦沉積循環(huán)。在某些實施例中，中期 沉積階段始于并終于一個或更多個氧化鍶沉積循環(huán)。如本文中所使用的術(shù)語"或"通常 以包括"和/或"的含義使用，除非所述用法的上下文另有明確說明。
再次參看圖1，最終氧化鈦沉積階段可在中期沉積層130上沉積氧化鈦層140。在 某些實施例中，氧化鈦層140厚度可為至多l(xiāng)納米，且在其它某些實施例中，厚度可為 至多0.6納米。在某些實施例中，氧化鈦層140厚度可為至少0.3納米。最終氧化鈦沉 積階段包括多個氧化鈦沉積循環(huán)。在一些實施例中，最終氧化鈦沉積階段由多個氧化鈦 沉積循環(huán)組成或基木上由多個氧化鈦沉積循環(huán)組成。例如，在某些實施例中，最終氧化 鈦沉積階段可由11至14個氧化鈦沉積循環(huán)組成。
有利的是，已發(fā)現(xiàn)本文中所述的至少一些方法可提供以(例如)大體1:1的鍶:鈦原 子比和/或低含碳雜質(zhì)(例如SrC03)含量為特征的鈦酸鍶膜，其可形成例如高介電常數(shù) 的性質(zhì)。0.9:1.0至1.0:0.9的鍶鈦原子比在本文中視為大體1:1的鍶:鈦原子比。如本 文中所使用，端點數(shù)值范圍的敘述包括那一范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)(例如，l至5包括 1、 1.5、 2、 2.75、 3、 3.80、 4、 5等)。
低碳含量鈦酸鍶需要沉積時且尤其在退火后的碳酸鍶含量小于或等于5原子％ (以 金屬原子計)。具有低碳含量且在某些實施例中不具有可檢測的碳含量的鈦酸鍶可有利 于在沉積時和/或退火后產(chǎn)生具有所要鈣鈦礦結(jié)晶相(例如立方相)的鈦酸鍶膜。具有所 要鈣鈦礦結(jié)晶相的鈦酸鍶膜對于具有高介電常數(shù)可為有利的。
可使用含金屬前體組合物、以本揭示案中所述的各種方法形成含金屬層。如本文中 所使用的"含金屬"用于指可完全由金屬組成或可包括除金屬外的其它元素的材料，通 常為化合物或?qū)印５湫偷暮饘倩衔锇?但不限于)金屬、金屬-配位基絡(luò)合物、金 屬鹽、有機(jī)金屬化合物和其組合。典型的含金屬層包括(但不限于)金屬、金屬氧化物、 金屬硅酸鹽和其組合?？蓪⒉煌暮饘倩衔锶芜x地與一種或更多種有機(jī)溶劑(尤其對于CVD方法) 以各種組合使用，以形成前體組合物。本文中所揭示的一些含金屬化合物可用于ALD 而無需添加溶劑。如本文中所使用的"前體"和"前體組合物"是指一種組合物，其可 單獨或與其它前體組合物(或反應(yīng)物) 一起用于在襯底組合體上以沉積方法形成層。此 外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解所用前體的類型和量將視利用氣相沉積方法最終待形成 的層的含量而定。在如本文中所述的方法的某些實施例中，前體組合物在汽化溫度下為 液體，且有時在室溫下為液體。
前體組合物在室溫下可為液體或固體，且對于某些實施例而言，前體組合物在汽化 溫度下為液體。通常，其為具有足夠揮發(fā)性、可利用已知氣相沉積技術(shù)加以使用的液體。 然而，作為固體，其也可具有足夠的揮發(fā)性，因此可利用已知氣相沉積技術(shù)使其從固態(tài) 汽化或升華。如果其為弱揮發(fā)性固體，那么其可充分溶解于有機(jī)溶劑中，或其可具有低 于其分解溫度的熔點，以使得其可以例如閃蒸汽化、鼓泡、微滴形成等技術(shù)加以使用。
在本文中，使用時，汽化含金屬化合物可單獨使用或任選地與其它含金屬化合物的 汽化分子一起使用或任選地與汽化溶劑分子或惰性氣體分子一起使用。如本文中所使用 的"液體"是指溶液或純凈液體(在室溫下為液體，或在室溫下為固體而在高溫下可熔 融)。如本文中所使用的"溶液"并不要求固體完全溶解，而可容許一些固體未溶解， 只要對于化學(xué)氣相沉積處理而言有機(jī)溶劑變成蒸氣相可傳遞足量固體。如果沉積中使用 溶劑稀釋，那么所產(chǎn)生的溶劑蒸氣的總摩爾濃度也可依惰性載氣來考慮。
如本文中所使用的"惰性氣體"或"非反應(yīng)性氣體"是通常不與其所接觸的組分反 應(yīng)的任何氣體。例如，惰性氣體通常選自由以下組成的群組氮氣、氬氣、氦氣、氖氣、 氪氣、氙氣、其它任何非反應(yīng)性氣體和其混合氣體。所述惰性氣體通常在如本文中所述 的一種或更多種吹掃方法中使用，且在一些實施例中，也可用于協(xié)助前體蒸氣輸送。
適用于如本文中所述的方法的某些實施例的溶劑可為以下一種或更多種溶劑脂肪 族烴或不飽和烴(C3-C20，且在某些實施例中，為C5-C10、環(huán)烴、支鏈或直鏈烴)、芳 香族烴(C5-C20,且在某些實施例中，為C5-C10)、鹵代烴、硅烷化烴(諸如垸基硅垸)、 烷基硅酸鹽、醚、環(huán)醚(例如四氫呋喃(THF))、聚醚、硫醚、酉旨、內(nèi)酯、腈、硅油或 含有上述任一者的組合的化合物，或上述一者或更多者的混合物。所述化合物通常也彼 此相容，以使得數(shù)量可變的含金屬化合物的混合物不會相互作用而顯著改變其物理性 質(zhì)。
如本文中所述的方法使用金屬前體化合物。如本文中所使用的"金屬前體化合物" 用于指可在原子層沉積方法中提供金屬源的化合物。此外，在一些實施例中，所述方法包括"金屬有機(jī)"前體化合物。術(shù)語"金屬有機(jī)"物廣義上意指除金屬外也包括有機(jī)基 團(tuán)(即含碳基團(tuán))的化合物。因此，術(shù)語"金屬有機(jī)"物包括(但不限于)有機(jī)金屬化 合物、金屬-配位基絡(luò)合物、金屬鹽和其組合。
廣泛多種金屬有機(jī)鍶前體化合物可用于如本文中所述的方法。金屬有機(jī)鍶前體化合 物的實例包括(但不限于)(3-二酮酸鍶、P-二酮亞氨基鍶(例如，雙(N,N'-二異丙基-2,4-戊二亞氨基)鍶)、脒基鍶(例如，雙(N-二甲基-N',N"-二異丙基胍基)鍶)、環(huán)戊二烯基鍶 (例如，雙(三異丙基環(huán)戊二烯基)鍶、二有機(jī)氨基鍶(例如Sr[N(SiMe3)2]2)、羧酸鍶、垸 醇鍶和其組合。
P-二酮酸鍶在本文中定義為包括至少一個(3-二酮酸根配位基的含鍶化合物。如本文 中所使用，"一"、"所述"和"至少一"可互換使用且意指一個或多于一個。(3-二酮酸根 配位基實例包括例如2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根(thd)、 1-(2-甲氧基乙氧基)-2,2，6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根(methd)、六氟乙?；岣?,1，1-三氟-2,4-戊二酮酸根、2,2-二甲基-6,6,7,7,8,8，8-七氟-3,5-辛二酮酸根(fod)和其組合。金屬有機(jī)(3-二酮酸鍶前體化 合物實例包括Sr(thd)2、 Sr(methd)2、 Sr(fod)2和其組合。
廣泛多種鈦前體化合物可用于如本文中所述的方法中。在某些實施例中，鈦前體化 合物可為無機(jī)前體化合物(例如四氯化鈦(TiCU))。在其它某些實施例中，鈦前體化合 物可為金屬有機(jī)前體化合物。例如，金屬有機(jī)鈦前體化合物可具有式Ti(AR、)4，其中 A為O、 N、 C(O)或OC(O);且R^為(C1-C10)烷基；其中R1烷基中的兩者可任選地連在 一起形成亞烷基；且x-l或2。
金屬有機(jī)鈦前體化合物實例包括(但不限于)烷醇鈦、氨基鈦、亞氨基鈦、卩-二酮 酸鈦和其組合。金屬有機(jī)鈦前體化合物實例包括(但不限于)四(異丙氧基)鈦(Ti(0iPr)4); 四(二乙氨基)鈦(Ti(NEt2)4);四(二甲氨基)鈦(Ti(NMe2)4、四(乙基甲基氨基)鈦 (Ti(NEtMe)4); 二烷基氨基三氯化鈦；和其組合。
金屬有機(jī)鈦前體化合物實例也包括(但不限于)P-二酮酸鈦，其在本文中定義為包 括至少一個(3-二酮酸根配位基的含鈦化合物。(3-二酮酸根配位基實例包括例如2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根(thd)、 l-(2-甲氧基乙氧基)-2,2，6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根 (methd)、六氟乙?；岣?、1,1,1-三氟-2,4-戊二酮酸根、2，2-二甲基-6,6,7,7,8,8,8-七氟-3,5-辛二酮酸根(fod)和其組合。p-二酮酸鈦前體化合物實例包括(但不限于) Ti(thd)2(OiPr)2、 Ti(mpd)(thd)2和其組合，其中mpcN2-甲基-2，4-戊二氧基；thd=2，2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根；且OiP二異丙氧基。
金屬有機(jī)鈦前體化合物的另一實例包括Ti(2 meip)2，其中2 meip二4-(2-甲基乙氧基)亞氨基-2-戊酸根。
鑒于本揭示案的目的，如本文中所使用的術(shù)語"有機(jī)基團(tuán)"用于表示烴基團(tuán)，其分 類為脂肪族基團(tuán)、環(huán)基團(tuán)或脂肪族與環(huán)基團(tuán)的組合(例如烷芳基和芳烷基)。在本揭示 案的上下文中，適用于本揭示案的含金屬化合物的有機(jī)基團(tuán)是不干擾金屬氧化物層的形 成(利用氣相沉積技術(shù))的那些有機(jī)基團(tuán)。在本揭示案的上下文中，術(shù)語"脂肪族基團(tuán)" 意指飽和或不飽和直鏈或支鏈烴基團(tuán)。這一術(shù)語用于涵蓋例如烷基、烯基和炔基。術(shù)語 "烷基"意指飽和直鏈或支鏈單價烴基團(tuán)，其包括例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、 叔丁基、戊基、庚基等。術(shù)語"烯基"意指具有一個或更多個烯系不飽和基團(tuán)(即碳-碳雙鍵)的不飽和直鏈或支鏈單價烴基團(tuán)，諸如乙烯基。術(shù)語"炔基"意指具有一個或 更多個碳-碳三鍵的不飽和直鏈或支鏈單價烴基團(tuán)。術(shù)語"環(huán)基團(tuán)"意指閉環(huán)烴基團(tuán)，其 分類為脂環(huán)基團(tuán)、芳香族基團(tuán)或雜環(huán)基團(tuán)。術(shù)語"脂環(huán)基團(tuán)"意指具有與脂肪族基團(tuán)類 似的性質(zhì)的環(huán)烴基團(tuán)。術(shù)語"芳香族基團(tuán)"或"芳基"意指單核或多核芳香族烴基團(tuán)。 術(shù)語"雜環(huán)基團(tuán)"意指環(huán)中一個或更多個原子是除碳以外的元素(例如氮、氧、硫等) 的閉環(huán)烴。
作為簡化本申請案中通篇所用某些術(shù)語的論述和敘述的方式，利用術(shù)語"基團(tuán)"和 "部分"來區(qū)分容許取代或可經(jīng)取代的化學(xué)物質(zhì)與不如此容許取代或不可如此經(jīng)取代的 化學(xué)物質(zhì)。因此，當(dāng)利用術(shù)語"基團(tuán)"描述化學(xué)取代基時，所述化學(xué)物質(zhì)包括未經(jīng)取代 的基團(tuán)和鏈中具有例如非過氧性(nonperoxidic) O、 N、 S、 Si或F原子以及羰基或其 它常規(guī)取代基的那一基團(tuán)。如果利用術(shù)語"部分"描述化合物或取代基，那么僅旨在包 括未經(jīng)取代的化學(xué)物質(zhì)。例如，詞語"烷基"旨在不僅包括純開鏈飽和烴烷基取代基(諸 如甲基、乙基、丙基、叔丁基等)，而且包括帶有所屬領(lǐng)域中已知的其它取代基(諸如 羥基、烷氧基、烷基磺酰基、鹵素原子、氰基、硝基、氨基、羧基等)的垸基取代基。 因此，"烷基"包括醚基團(tuán)、鹵代垸基、硝基烷基、羧基垸基、羥基烷基、磺基烷基等。 另一方面，詞語"垸基部分"限于僅包括純開鏈飽和烴垸基取代基，諸如甲基、乙基、 丙基、叔丁基等。
如本文中所述的前體組合物任選地可汽化且與一種或更多種反應(yīng)氣體大體同時和 在一種或更多種反應(yīng)氣體存在下沉積/化學(xué)吸附?；蛘?，可通過在各沉積循環(huán)期間將前體 組合物與反應(yīng)氣體交替導(dǎo)入來形成含金屬層。所述反應(yīng)氣體可包括例如含氮源(例如氨 氣)和含氧源(其可為氧化性氣體)?？墒褂脧V泛多種適當(dāng)?shù)难趸詺怏w，例如空氣、 氧氣、水蒸氣、臭氧、氮氧化物(例如一氧化氮)、過氧化氫、醇(例如異丙醇)和其 組合。含金屬層可沉積于例如襯底(例如半導(dǎo)體襯底或襯底組合體)上。如本文中所使用 的"半導(dǎo)體襯底"或"襯底組合體"是指諸如基底半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底或其上形成有 一個或更多個層、結(jié)構(gòu)或區(qū)域的半導(dǎo)體襯底?；装雽?dǎo)體層通常是晶圓上的最底層硅材 料層或沉積于另一材料上的硅層，諸如藍(lán)寶石上硅。當(dāng)提及襯底組合體時，可預(yù)先利用 多種方法步驟形成或界定區(qū)域、結(jié)、各種結(jié)構(gòu)或特征和開口，諸如晶體管、有源區(qū)、擴(kuò) 散區(qū)、植入?yún)^(qū)域、通道、接觸孔、高縱橫比開口、電容器極板、電容器阻擋層等。
如本文中所使用的"層"是指可根據(jù)本文中所述的沉積方法由一種或更多種前體和 /或反應(yīng)物形成于襯底上的任何層。術(shù)語"層"旨在包括特定于半導(dǎo)體工業(yè)的層，諸如(但 顯然不限于)阻擋層、介電層(即具有高介電常數(shù)的層)和導(dǎo)電層。術(shù)語"層"與半導(dǎo) 體工業(yè)中常用的術(shù)語"膜"同義。術(shù)語"層"也旨在包括見于半導(dǎo)體技術(shù)以外的技術(shù)中 的層，諸如玻璃—匕的涂層。例如，所述層可直接形成于作為除半導(dǎo)體襯底外的襯底的纖 維、導(dǎo)線等之上。此外，所述層可直接形成于襯底的最底層半導(dǎo)體表面上，或其可形成 于多種層的任何層(例如表面)上，如在圖案化的晶圓中。
本揭示案的適當(dāng)襯底材料包括導(dǎo)電性材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電性金屬氮化物、導(dǎo)電 性金屬、導(dǎo)電性金屬氧化物等。其上可形成含金屬層的襯底可為半導(dǎo)體襯底或襯底組合 體。本發(fā)明涵蓋廣泛多種半導(dǎo)體材料，諸如硼磷硅玻璃(BPSG)、硅(諸如導(dǎo)電性摻雜 多晶硅、單晶硅等(對于本揭示案，硅的適當(dāng)形式簡稱為"硅")，例如以下形式硅晶 圓、正硅酸四乙酯(TEOS)氧化物、旋涂式玻璃(即，通過旋涂法所沉積的任選地經(jīng) 摻雜的Si02薄層))、TiN、 TaN、 W、 Ru、 Al、 Cu、貴金屬等。襯底組合體也可含有包 括例如以下各物的層鉑、銥、氧化銥、銠、釕、氧化釕、釕酸鍶、鎳酸鑭、氮化鈦、 氮化鉭、氮化鉭硅、二氧化硅、鋁、砷化鎵、玻璃等，和半導(dǎo)體構(gòu)造中所使用的其它現(xiàn) 有材料或待開發(fā)材料，所述半導(dǎo)體構(gòu)造為諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)裝置、靜 態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)裝置和鐵電存儲器(FERAM)裝置。
對于包括半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的襯底，所述層可直接形成于襯底的最底層半導(dǎo) 體表面上，或其可形成于多種層的任何層(即表面)上，如在圖案化的晶圓中。
本發(fā)明所揭示的方法中也可使用除半導(dǎo)體襯底或襯底組合體以外的襯底。可使用可 有利地于其上形成含金屬層(諸如金屬氧化物層)的任何襯底，所述襯底包括例如纖維、 導(dǎo)線等。
需要時，前體組合物可在惰性載氣存在下汽化。此外，可在ALD方法的吹掃步驟 中使用惰性載氣(下文論述)。惰性載氣通常是氮氣、氦氣、氬氣等中的一者或更多者。 在本揭示案的上下文中，惰性載氣是不干擾含金屬層的形成的氣體。無論是否在惰性載氣存在下執(zhí)行，汽化都可在無氧情況下執(zhí)行以免層被氧污染(例如，硅氧化形成二氧化 硅后或蒸氣相中前體氧化后進(jìn)入沉積室)。
如本文中所使用的術(shù)語"沉積方法"和"氣相沉積方法"是指在襯底(例如摻雜多 晶硅晶圓)的一個或更多個表面上由包括一種或更多種含金屬化合物的汽化前體組合物 形成含金屬層的方法。具體而言，將一種或更多種含金屬化合物汽化且引導(dǎo)至和/或接觸 置于沉積室內(nèi)的襯底(例如半導(dǎo)體襯底或襯底組合體)的一個或更多個表面。通常將襯 底加熱。這些含金屬化合物可在襯底的表面上形成(例如通過反應(yīng)或分解)非揮發(fā)性均 勻含金屬薄層。鑒于本揭示案的目的，術(shù)語"氣相沉積方法"旨在包括化學(xué)氣相沉積方 法(包括脈沖化學(xué)氣相沉積方法)和原子層沉積方法。
如本文中所使用的術(shù)語"原子層沉積"(ALD)是指在處理室(即沉積室)中執(zhí)行 沉積循環(huán)(例如多個連續(xù)沉積循環(huán))的氣相沉積方法。通常，在每個循環(huán)期間，將前體 化學(xué)吸附至沉積表面(例如襯底組合體表面或預(yù)先沉積的下伏表面，諸如獲自前一 ALD 循環(huán)的材料)，形成不易與其它前體反應(yīng)(即自我限制反應(yīng))的單層或亞單層。之后， 必要時，可隨后將反應(yīng)物(例如另一前體或反應(yīng)氣體)導(dǎo)入處理室內(nèi)以用于將經(jīng)化學(xué)吸 附的前體在沉積表面上轉(zhuǎn)化為所要物質(zhì)。通常，這一反應(yīng)物能夠進(jìn)一步與前體反應(yīng)。此 外，每個循環(huán)期間也可利用吹掃步驟將過量前體從處理室中去除和/或在經(jīng)化學(xué)吸附的前 體轉(zhuǎn)化之后將過量反應(yīng)物和/或反應(yīng)副產(chǎn)物從處理室中去除。此外，如本文中所使用的術(shù) 語"原子層沉積"也旨在包括諸如以下相關(guān)術(shù)語所命名的方法"化學(xué)氣相原子層沉積 法"、"原子層外延法"(ALE)(參見頒予阿克曼(Ackemian)的美國專利第5,256,244 號)、分子束外延法(MBE)、氣體源MBE或有機(jī)金屬MBE，和化學(xué)束外延法(當(dāng)用前 體組合物、反應(yīng)性氣體和吹掃氣體(例如惰性載氣)交替脈沖執(zhí)行時)。
與單循環(huán)化學(xué)氣相沉積(CVD)方法相比，持續(xù)時間較長的多循環(huán)ALD方法容許 通過自我限制層生長改進(jìn)對層厚和組成的控制且通過分離反應(yīng)組分將有害的氣相反應(yīng) 減至最少。ALD的自我限制性質(zhì)提供在多種反應(yīng)性表面(包括具有不規(guī)則形貌的表面) 上沉積膜的方法，其階梯覆蓋率優(yōu)于用CVD或其它"視線"沉積方法(諸如蒸鍍或物 理氣相沉積(PVD或濺鍍法))可達(dá)成的階梯覆蓋率。
在某些實施例中，如在本文中所揭示的原子層沉積方法包括多個沉積階段，諸如初 始氧化鈦沉積階段、中期沉積階段和最終氧化鈦沉積階段。各沉積階段包括多個沉積循 環(huán)。
例如，氧化鈦沉積階段(例如初始氧化鈦沉積階段和/或最終氧化鈦沉積階段)包括 多個氧化鈦沉積循環(huán)。通常，各氧化鈦沉積循環(huán)可包括例如至少一劑鈦前體、第一吹掃、至少一劑氧化劑和第二吹掃。
對于另一實例，中期沉積階段包括多個氧化鍶沉積循環(huán)和多個氧化鈦沉積循環(huán)(如 上文中所述)。通常，各氧化鍶沉積循環(huán)可包括例如至少一劑鍶前體、第一吹掃、至少 一劑氧化劑和第二吹掃。
化學(xué)氣相沉積法(CVD)和原子層沉積法(ALD)是在半導(dǎo)體襯底上形成連續(xù)均勻 含金屬薄層所常用的兩種氣相沉積方法。通常利用任一種氣相沉積方法將一種或更多種 前體組合物于沉積室中汽化且任選地與一種或更多種反應(yīng)氣體組合并引導(dǎo)至和/或接觸 襯底以在襯底上形成含金屬層。對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然氣相沉積方法可通 過使用不同的相關(guān)技術(shù)強化，所述技術(shù)為諸如等離子體輔助、光輔助、激光輔助以及其 它技術(shù)。
典型的CVD方法可在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中進(jìn)行，諸如可以7000的商標(biāo)名購自基 納斯公司(Genus, Inc.)(美國加利福尼亞州森尼維耳(Sunnyvale, CA))的沉積室、可 以5000的商標(biāo)名購自應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)(美國加利福尼亞州圣克拉 拉(Santa Clara, CA))的沉積室，或可以普里斯(Prism)的商標(biāo)名購自諾發(fā)公司(Novelus, Inc.)(美國加利福尼亞州圣何塞(San Jose, CA))的沉積室。然而，可使用任何適用于 執(zhí)行CVD的沉積室。
本揭示案的方法中所使用的氣相沉積方法可為多循環(huán)原子層沉積(ALD)方法。這 種方法的有利之處(尤其優(yōu)于CVD方法之處)在于，其通過提供多個自我限制式沉積 循環(huán)來提供對沉積層(例如介電層)的原子級厚度和均勻度的改進(jìn)控制。ALD的自我限 制性質(zhì)提供在廣泛多種反應(yīng)性表面(包括例如具有不規(guī)則形貌的表面)上沉積膜的方法， 其階梯覆蓋率優(yōu)于用CVD或其它"視線"沉積方法(例如蒸鍍或物理氣相沉積，即PVD 或濺鍍法)可達(dá)成的階梯覆蓋率。此外，ALD方法通常使含金屬化合物暴露以降低揮發(fā) 作用和反應(yīng)溫度，與例如典型的CVD方法相比，這傾向于減少前體的降解。
一般而言，在ALD方法中，將各反應(yīng)物在通常至少25°C (在某些實施例中，至少 150°C;且在其它實施例中，至少200。C)的沉積溫度下以脈沖方式傳遞至適當(dāng)襯底上。 典型的ALD沉積溫度不大于400'C,在某些實施例中不大于350°C，且在其它實施例中 不大于250°C。這些溫度一般低于目前CVD方法中所使用的溫度，CVD方法通常包括 襯底表面上至少150°C (在一些實施例中至少200°C;且在其它實施例中至少250°C)的 沉積溫度。典型的CVD沉積溫度不大于600°C，在某些實施例中不大于500°C，且在其 它實施例中不大于400°C。
在所述條件下，通過ALD進(jìn)行的膜生長通常是自我限制式的(即，在ALD方法中，當(dāng)表面上的反應(yīng)性位置用盡時，沉積一般停止)，這不僅確保優(yōu)異的保形性，而且確保 良好的大面積均勻度，以及簡單且準(zhǔn)確的組成和厚度控制。由于前體組合物和/或反應(yīng)氣 體交替給料，因此與通過前體和/或反應(yīng)氣體的連續(xù)共同反應(yīng)而執(zhí)行的CVD方法相反， 有害的蒸氣相反應(yīng)可得到固有消除。(參見威卡瑪(Vehkamaki)等人，"利用原子層沉 積法的SrTi。3禾口 BaTi03薄膜生長(Growth of SrTi03 and BaTi03 Thin Films by Atomic Layer Deposition),"電化學(xué)與固體快報(Electrochemical and Solid-State Letters)， 2(10):504-506 (1999))。
典型的ALD方法包括使襯底(其任選地可經(jīng)例如水和/或臭氧預(yù)處理)暴露于第一 化學(xué)物質(zhì)以完成所述物質(zhì)在襯底上的化學(xué)吸附。如本文中所使用的術(shù)語"化學(xué)吸附"是 指汽化反應(yīng)性含金屬化合物在襯底表面上的化學(xué)吸附。由于以高吸附能(例如>30千卡/ 摩爾(kcal/mol))為特征的結(jié)合力相對較強(其強度與普通化學(xué)鍵相當(dāng))，因此所吸附 的物質(zhì)通常不可逆地與襯底表面結(jié)合。經(jīng)化學(xué)吸附的物質(zhì)通常在襯底表面上形成單層。 (參見"實用化學(xué)詞典(The Condensed Chemical Dictionary),"第10版，G G.霍利(G. G. Hawley)修訂，凡.訥斯特然德.賴因霍爾德出版社(Van Nostrand Reinhold Co.)出版， 紐約(New York) ,225 (1981))。 ALD技術(shù)是基于通過化學(xué)吸附形成反應(yīng)性前體分子的 飽和單層的原理。在ALD中，將一種或更多種適當(dāng)?shù)那绑w組合物或反應(yīng)氣體交替地導(dǎo) 入(例如以脈沖方式導(dǎo)入)沉積室內(nèi)且使其化學(xué)吸附于襯底表面上。反應(yīng)性化合物(例 如一種或更多種前體組合物和一種或更多種反應(yīng)氣體)的每次依序?qū)胪ǔＭㄟ^惰性載 氣吹掃分開。各前體組合物的共同反應(yīng)使預(yù)先沉積的層上增添新原子層而形成累積固體 層。重復(fù)所述循環(huán)以逐步形成所要層厚度。應(yīng)了解，ALD可交替地使用一種經(jīng)化學(xué)吸附 的前體組合物和一種與經(jīng)化學(xué)吸附的物質(zhì)反應(yīng)的反應(yīng)氣體。
實際上，化學(xué)吸附可能不發(fā)生于沉積表面(例如預(yù)先沉積的ALD材料)的所有部 分上。盡管如此，在本揭示案的上下文中，所述不完全單層仍視為單層。在很多應(yīng)用中， 只是大體飽和的單層可適用。在一方面中，大體飽和的單層是仍可產(chǎn)生呈現(xiàn)所要質(zhì)量和 /或性質(zhì)的沉積單層或不足單層材料的單層。在另一方面中，大體飽和的單層是對于與前 體進(jìn)一步反應(yīng)具有自我限制性的單層。
典型的ALD方法包括使初始襯底暴露于第一化學(xué)物質(zhì)A (例如，如本文中所述的 含金屬化合物)以完成所述物質(zhì)在襯底上的化學(xué)吸附。物質(zhì)A可與襯底表面反應(yīng)或與物 質(zhì)B (下述)反應(yīng)，但不與自身反應(yīng)。在化學(xué)吸附中，物質(zhì)A的一個或更多個配位基通 常被襯底表面上的反應(yīng)性基團(tuán)置換。理論上，化學(xué)吸附在所暴露的整個初始襯底上形成 一個原子或分子厚度的均勻單層，所述單層由缺少任何經(jīng)置換的配位基的物質(zhì)A組成。換句話說，飽和單層大體形成于襯底表面上。實際上，化學(xué)吸附可能不發(fā)生于襯底的所 有部分上。盡管如此，在本揭示案的上下文中，所述部分單層仍視為單層。在很多應(yīng)用 中，只是大體飽和的單層可適用。大體飽和的單層是仍可產(chǎn)生呈現(xiàn)所述層所要質(zhì)量和/ 或性質(zhì)的沉積層的單層。
將第一物質(zhì)(例如物質(zhì)A的大體所有的未經(jīng)化學(xué)吸附分子)以及經(jīng)置換的配位基從 襯底上吹掃掉，且提供第二化學(xué)物質(zhì)-物質(zhì)B (例如不同的含金屬化合物或反應(yīng)物氣體) 以與物質(zhì)A的單層反應(yīng)。物質(zhì)B通常置換物質(zhì)A單層中的剩余配位基且因而被化學(xué)吸 附并形成第二單層。此第二單層呈現(xiàn)僅對物質(zhì)A有反應(yīng)性的表面。接著吹掃未經(jīng)化學(xué)吸 附的物質(zhì)B以及經(jīng)置換的配位基和其它反應(yīng)副產(chǎn)物，且使物質(zhì)B單層暴露于汽化物質(zhì)A 來重復(fù)所述步驟。任選地，第二物質(zhì)可與第一物質(zhì)反應(yīng)，但其不化學(xué)吸附其它材料。也 就是說，第二物質(zhì)可使經(jīng)化學(xué)吸附的第一物質(zhì)的某部分分裂，從而在其上不形成另一單 層的情況下修改所述單層，但保留可供后續(xù)單層形成用的反應(yīng)性位置。在其它ALD方 法中，正如對于第一和第二物質(zhì)所述，可接連進(jìn)行第三物質(zhì)或更多物質(zhì)的化學(xué)吸附(或 反應(yīng))與吹掃，應(yīng)了解各導(dǎo)入物質(zhì)可與其導(dǎo)入前剛產(chǎn)生的單層反應(yīng)。需要時，第二物質(zhì) (或第三物質(zhì)或后續(xù)物質(zhì))任選地可包括至少一種反應(yīng)氣體。
因此，使用ALD能夠改進(jìn)對襯底上含金屬層的厚度、組成和均勻度的控制。例如， 以多個循環(huán)沉積含金屬化合物的薄層可提供對最終膜厚度的更準(zhǔn)確控制。這在將前體組 合物(任選地進(jìn)一步包括至少一種可與襯底上經(jīng)化學(xué)吸附的物質(zhì)反應(yīng)的反應(yīng)氣體)引導(dǎo) 至襯底且使其化學(xué)吸附于襯底上時及在某些將此循環(huán)重復(fù)至少一次的實施例中尤其有 利。
沉積/化學(xué)吸附于襯底上之后，對各種物質(zhì)的過量蒸氣的吹掃可包括多種技術(shù)，包括 (但不限于)使襯底和/或單層與惰性載氣接觸；和/或?qū)毫档椭恋陀诔练e壓力以降 低接觸襯底的物質(zhì)和/或經(jīng)化學(xué)吸附的物質(zhì)的濃度。如上所述的載氣實例可包括N2、 Ar、 He等。此外，吹掃可替代地包括使襯底和/或單層與容許在導(dǎo)入另一物質(zhì)之前使化學(xué)吸 附副產(chǎn)物解吸并降低接觸物質(zhì)的濃度的任何物質(zhì)接觸?？苫谔囟ǔ练e方法的產(chǎn)物的規(guī) 格將接觸物質(zhì)減少至所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的某一適當(dāng)濃度或分壓。
ALD通常被描述為自我限制法，原因在于襯底上存在有限數(shù)目的可與第一物質(zhì)形成 化學(xué)鍵的位置。第二物質(zhì)僅可能與由第一物質(zhì)的化學(xué)吸附所形成的表面反應(yīng)，且因此也 可為自我限制式的。 一旦襯底上有限數(shù)目的位置全部與第一物質(zhì)鍵結(jié)，那么第一物質(zhì)就 不再與已與襯底鍵結(jié)的第一物質(zhì)以外的其它者鍵結(jié)。然而，在ALD中可改變工藝條件 以促進(jìn)所述鍵結(jié)且使得ALD不具有自我限制性，例如更類似于脈沖式CVD。因此，ALD也可涵蓋一種物質(zhì)，其不是通過物質(zhì)堆疊一次形成一個單層，而是形成一個原子或分子 厚度以上的層。
所述方法表明，由于可能存在微量的第二前體，因此在第一前體的化學(xué)吸附期間， 第二前體(即第二物質(zhì))"大體不存在"。根據(jù)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員的知識，可作出判定以 便選擇可容許量的第二前體和工藝條件來達(dá)成第二前體的大體不存在。
因此，在ALD方法期間，在沉積室中執(zhí)行多個連續(xù)沉積循環(huán)，每個循環(huán)沉積極薄 的含金屬層(一般少于一個單層以使得平均生長速率為每個循環(huán)0.02納米至0.3納米)， 直至在所關(guān)注的襯底上積聚具有所要厚度的層為止。如下完成層沉積將前體組合物交 替地導(dǎo)入(即，以脈沖方式導(dǎo)入)含有襯底的沉積室內(nèi)，使前體組合物作為單層形式化 學(xué)吸附于襯底表面上，吹掃沉積室，接著以多個沉積循環(huán)將反應(yīng)氣體和/或其它前體組合 物導(dǎo)入至經(jīng)化學(xué)吸附的前體組合物直至獲得所要厚度的含金屬層為止。
前體組合物和惰性載氣的脈沖持續(xù)時間一般為足以使襯底表面飽和的持續(xù)時間。通 常，脈沖持續(xù)時間為至少0.1秒，在某些實施例中為至少0.2秒，且在其它實施例中為 至少0.5秒。通常，脈沖持續(xù)時間一般不大于2分鐘，且在某些實施例中不大于1分鐘。
與以熱驅(qū)動為主的CVD相比，ALD主要以化學(xué)方式驅(qū)動。因此，ALD可有利地在 遠(yuǎn)低于CVD的溫度下執(zhí)行。在ALD方法期間，襯底溫度可維持在足夠低的溫度下以維 持經(jīng)化學(xué)吸附的前體組合物與下伏襯底表面之間的完好鍵結(jié)且防止前體組合物分解。另 一方面，溫度必須足夠高以避免前體組合物冷凝。通常，將襯底保持在至少25'C (在某 些實施例中，至少15(TC;且在其它某些實施例中，至少200°C)的溫度下。通常將襯 底保持在不大于400°C (在某些實施例中，不大于35(TC;且在其它某些實施例中，不 大于30(TC)的溫度下，如上所述，所述溫度一般低于目前典型CVD方法中所使用的溫 度。因此，第一物質(zhì)或前體組合物在此溫度下被化學(xué)吸附。第二物質(zhì)或前體組合物的表 面反應(yīng)可在與第一前體的化學(xué)吸附大體相同的溫度下發(fā)生，或任選地在大體不同的溫度 下發(fā)生。顯然，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所判斷，雖可發(fā)生一些小的溫度變化，但通過在 統(tǒng)計上得到反應(yīng)速率與在第一前體化學(xué)吸附的溫度下發(fā)生的反應(yīng)速率相同，仍認(rèn)為溫度 大體相同?；蛘撸瘜W(xué)吸附和后續(xù)反應(yīng)可替代地發(fā)生在大體確切相同的溫度下。
對于典型的氣相沉積方法，沉積室內(nèi)部壓力可為至少10's托(1.3xl(^帕斯卡，"Pa")， 在某些實施例中為至少W托(1.3xl(T5 Pa)，且在其它某些實施例中，為至少10—6托 (1.3xlO—4Pa)。此外，沉積壓力通常不大于10托(1.3xl03Pa)，在某些實施例中不大于 5托(6.7xl02Pa)，且在其它某些實施例中不大于2托(2.7><102 Pa)。通常，在每個循 環(huán)將汽化前體組合物導(dǎo)入沉積室內(nèi)和/或反應(yīng)之后，用惰性載氣吹掃沉積室。惰性載氣也可在每個循環(huán)期間與汽化前體組合物一起導(dǎo)入。
前體組合物的反應(yīng)性可明顯影響ALD的工藝參數(shù)。在典型的CVD工藝條件下，高 反應(yīng)性化合物會在氣相中反應(yīng)而產(chǎn)生微粒，提前沉積在非所要表面上，從而產(chǎn)生劣質(zhì)膜 和/或產(chǎn)生不良階梯覆蓋率或產(chǎn)生不均勻沉積。至少出于此理由，可認(rèn)為高反應(yīng)性化合物 不適用于CVD。然而， 一些不適用于CVD的化合物是優(yōu)良的ALD前體。例如，如果 第一前體可與第二前體發(fā)生氣相反應(yīng)，那么化合物的所述組合可能不適用于CVD，但其 可用于ALD中。在CVD環(huán)境中，當(dāng)使用高氣相反應(yīng)性前體時，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 已知，也可能存在有關(guān)粘附系數(shù)和表面遷移率的考慮，然而在ALD環(huán)境中幾乎不存在 所述考慮。
襯底上形成層之后，任選地可在沉積室中、在還原性、惰性、等離子體或氧化性氣 氛下當(dāng)場執(zhí)行退火工藝。退火溫度通常可為至少400'C，在一些實施例中為至少500°C， 且在一些其它實施例中為至少600°C。退火溫度通常不大于IOOO'C，在一些實施例中不 大于750'C，且在一些其它實施例中不大于700°C。
退火操作通常執(zhí)行至少0.5分鐘的時段，且在某些實施例中執(zhí)行至少1分鐘的時段。 此外，退火操作通常執(zhí)行不大于60分鐘的時段，且在某些實施例中執(zhí)行不大于IO分鐘 的時段。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解所述溫度和時段可改變。例如，可使用爐內(nèi)退火和快速 熱退火，且此外，可以一個或更多個退火步驟執(zhí)行所述退火。
如上所述，本揭示案的化合物的用途和膜形成方法有益于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的廣泛多種 薄膜應(yīng)用，尤其使用高介質(zhì)電容率材料的那些應(yīng)用。例如，所述應(yīng)用包括柵極電介質(zhì)和 電容器，諸如平板式電池、溝道式電池(例如雙側(cè)壁溝道式電容器)、堆疊式電池(例 如，鋅錳堿性(crown)電池、V-電池、5電池、多指或圓筒形容器堆疊電容器)以及場 效應(yīng)晶體管裝置。
可用于執(zhí)行如本文中所述的原子層沉積方法的實例系統(tǒng)展示于圖2中。為簡化起見， 圖2中所說明的系統(tǒng)代表具有單晶圓室的單晶圓機(jī)臺。然而，應(yīng)了解本文中所揭示的方 法可應(yīng)用于其它系統(tǒng)，包括(但不限于)小批量系統(tǒng)和全爐沉積系統(tǒng)。圖2中所說明的 系統(tǒng)包括封閉式氣相沉積室10，其中可使用渦輪泵12和前級泵14形成真空。 一個或更 多個襯底16 (例如半導(dǎo)體襯底或襯底組合體)可置于室10內(nèi)?？蓪σr底16確立恒定的 標(biāo)稱溫度，所述標(biāo)稱溫度可視所用方法而變?？赏ㄟ^例如電阻加熱器18來加熱襯底16， 襯底16可安裝于電阻加熱器18上。也可使用其它已知的襯底加熱方法。
在此方法中，鈦前體組合物30和鍶前體組合物31可分別儲存于容器20和容器21中。容器22可用于儲存可選溶劑32。需要時，通過致動闊80、 82、 84和86可將前體 組合物30和前體組合物31以及可選溶劑32維持在惰性氣體40所供給的惰性氣氛下。 需要時，通過致動閥81、 83、 85、 87和88可將可選惰性載氣42 (其可與惰性氣體40 相同或不同)、鈦前體組合物30、鍶前體組合物31和/或可選溶劑32獨立地傳遞至可選 歧管50、可選汽化器60和沉積室10。需要時，通過致動閥89可沿管線72供給反應(yīng)氣 體44。需要時，通過致動閥90可沿管線74供給可選氣體46 (例如吹掃氣體，其可與 惰性氣體40和/或惰性載氣42相同或不同)。
圖3展現(xiàn)如電容器構(gòu)造實例中所使用的本揭示案的含金屬層的ALD形成實例。參 看圖3，電容器構(gòu)造200包括其中形成有導(dǎo)電性擴(kuò)散區(qū)215的襯底210。襯底210可包 括例如硅。襯底210上提供絕緣層260，諸如BPSG，其中提供接觸孔280通向擴(kuò)散區(qū) 215。導(dǎo)電性材料290填充接觸孔280，且可包括例如鎢或?qū)щ娦該诫s多晶硅。電容器構(gòu) 造200包括第一電容器電極(底電極)220、可通過如本文中所述的方法形成的介電層 240，和第二電容器電極(頂電極)250。
應(yīng)了解，圖3是一個實例構(gòu)造，且如本文中所述的方法可用于在任何襯底上(例如 在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上)形成層，且所述應(yīng)用包括電容器，諸如平板式電池、溝道式電池(例 如雙側(cè)壁溝道式電容器)、堆疊式電池(例如鋅錳堿性電池、V-電池、5電池、多指或圓 筒形容器堆疊式電容器)以及場效應(yīng)晶體管裝置。
此外，擴(kuò)散阻擋層可任選地形成于介電層240上，且可包括例如TiN、 TaN、金屬 硅化物或金屬硅化物-氮化物。盡管擴(kuò)散阻擋層被描述為不同的層，但應(yīng)了解阻擋層可包 括導(dǎo)電性材料，且在這樣的實施例中可相應(yīng)地理解為包括電容器電極的至少一部分。在 包括擴(kuò)散阻擋層的某些實施例中，電容器電極的整體可包括導(dǎo)電性阻擋層材料。
以下實例用來進(jìn)一步說明本揭示案的不同具體實施例和技術(shù)。然而應(yīng)了解，可作出 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的諸多變更和修改，而所述變更和修改仍屬于本揭示案的范 圍內(nèi)。因此，不希望本揭示案的范圍受以下實例限制。
實例
實例1:使用Sr(thd)2作為金屬有機(jī)鍶前體化合物、使用Ti(mpd)(thd)2作為鈦前體 化合物且使用臭氧作為反應(yīng)氣體，在鉑襯底上通過ALD沉積鈦酸鍶層。鈦前體流速為 每分鐘0.8毫升(ml);鍶前體流速為每分鐘0.8 ml;且臭氧流速為3標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(slm) (使用15體積％臭氧)。在每個氧化鈦和氧化鍶沉積循環(huán)之后，將管線用流速為每分鐘 0.4毫升至1毫升的四氫呋喃吹洗15秒至30秒。使用2卯。C的汽化器溫度、l托至2托 (1.3xl(^Pa至2.6xl(^Pa)的工藝溫度和300。C至35(TC的襯底溫度執(zhí)行沉積。使用渦輪泵執(zhí)行抽吸以將壓力降至基線值20毫托(2.7 Pa)。
各氧化鈦沉積循環(huán)由60秒鈦前體劑量、30秒吹掃、30秒氧化劑劑量和20秒吹掃 組成。各氧化鍶沉積循環(huán)由30秒鍶前體劑量、30秒吹掃、30秒臭氧劑量和30秒吹掃 組成。
初始氧化鈦沉積階段使用11個氧化鈦沉積循環(huán)沉積鈦酸鍶層。中期沉積階段由3 個氧化鍶沉積循環(huán)、繼之20組依序的11個氧化鈦沉積循環(huán)和3個氧化鍶沉積循環(huán)組成。 最后，最終氧化鈦沉積階段使用11個氧化鈦沉積循環(huán)。
沉積完成之后，將所沉積的層在60(TC下快速熱處理(RTP)退火5分鐘，形成約 35納米至40納米厚度的鈦酸鍶層。對所述層進(jìn)行X射線光電子能譜(XPS)分析(在 中心處測量)，且原子濃度(原子百分比；y軸)與深度(納米；x軸)的關(guān)系圖說明于 圖4中。所述關(guān)系圖表明，在整個層的主體中(例如約2納米至約33納米)，鈦的原子 濃度與鍶的原子濃度大體相同。
也收集如實例1中所述制備的鈦酸鍶的X射線衍射(XRD)數(shù)據(jù)，且將所述數(shù)據(jù)與 以類似方式制備、但不經(jīng)初始和最終氧化鈦沉積階段的鈦酸鍶(即比較實例1)的數(shù)據(jù) 對比。圖5a中所提供的數(shù)據(jù)中顯示碳酸鍶峰值(SrC03)，所述圖為針對比較實例1的 對爐頂部、中心(ctr)和底部(btm)的物質(zhì)所測量的強度(任意單位或A.U.; y軸) 與2e (度；x軸)的關(guān)系圖。相反，圖5b中所提供的數(shù)據(jù)中未顯示碳酸鍶峰值，所述 圖為如實例1中所述制備的鈦酸鍶在沉積時和在退火后所測量的強度(任意單位或A.U.; Y軸)與26 (度；x軸)的關(guān)系圖。退火之后，顯示所要鈦酸鍶(STO)的峰值。
比較實例1的角分辨x射線光電子能譜(標(biāo)為"1")和如實例1中所述制備的鈦酸 鍶的角分辨x射線光電子能譜(標(biāo)為"2")說明于圖6中，其為所關(guān)注的能譜范圍內(nèi)結(jié) 合能(電子伏特或E.V.; x軸)的掃描(每秒計數(shù)；y軸)。圖6a是氧多重掃描圖形的 說明，且展現(xiàn)掃描1 (比較實例1)與掃描2 (實例1)中的鈦酸鍶(標(biāo)為"STO")峰值。 掃描2 (實例1)的碳酸鹽和偶生表面碳(標(biāo)為"碳酸鹽")的峰值顯著小于掃描1 (比 較實例l)。圖6b是碳多重掃描圖形的說明。再次，掃描2(實例1)的碳酸鹽和偶生表 面碳(標(biāo)為"碳酸鹽")的峰值顯著小于掃描1 (比較實例1)。
結(jié)論
本文中所述的方法的一些實施例可在襯底(例如半導(dǎo)體襯底或襯底組合體)上形成 含金屬層。所述方法可包括提供包括至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包括至少一 種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；任選地提供反應(yīng)氣體(例如氧化性氣體)；和使所述 包括所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣、所述包括所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣和任選地所述反應(yīng)氣體與襯底接觸，以利用包括多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述襯 底的至少一個表面上形成含金屬層。在某些實施例中，所述多個沉積循環(huán)包括初始氧化 鈦沉積階段，其包括至少一個氧化鈦沉積循環(huán)。在其它某些實施例中，所述多個沉積循 環(huán)包括最終氧化鈦沉積階段，其包括至少一個氧化鈦沉積循環(huán)。又在其它某些實施例中， 所述多個沉積循環(huán)包括初始氧化鈦沉積階段與最終氧化鈦沉積階段兩者，兩階段均包括 至少一個氧化鈦沉積循環(huán)。在某些實施例中，所述多個沉積循環(huán)進(jìn)一步包括中期沉積階 段，其包括多個氧化鍶沉積循環(huán)和多個氧化鈦沉積循環(huán)。任選地，所述方法可進(jìn)一步包 括使所述含金屬層退火以形成例如鈦酸鍶層(例如介電層)。在某些實施例中，所述鈦 酸鍶層可具有低碳含量(例如低碳酸鍶含量)。
如本文中所述的方法的一些其它實施例可用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述方法可包括 提供包括至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包括至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸 氣；將所述包括所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣引導(dǎo)至含有半導(dǎo)體襯底或襯底組合體 的原子層沉積室，且使所述至少一種鈦前體化合物化學(xué)吸附至所述半導(dǎo)體襯底組合體的 至少一個表面；和將所述包括所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣引導(dǎo)至所述原子層沉積 室且使所述至少一種鍶前體化合物化學(xué)吸附至所述半導(dǎo)體襯底組合體的至少一個表面， 以利用包括多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的至少一 個表面上形成含金屬層。如本文中進(jìn)一步所述，所述多個沉積循環(huán)可包括包括至少一 個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和/或包括至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧 化鈦沉積階段。
本文所述方法的其它某些實施例可用于制造存儲器裝置。所述方法可包括提供包 括至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包括至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；任 選地提供至少一種反應(yīng)氣體；和使所述包括所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包 括所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與其上具有第一電極的襯底接觸，以利用包括多個 沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述襯底的所述第一電極的至少一部分上形成介電層。如 本文中進(jìn)一步所述，所述多個沉積循環(huán)可包括包括至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧 化鈦沉積階段和/或包括至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。所述方法可進(jìn) 一步包括在所述介電層上形成第二電極。
本文中所引用的專利、專利文件和公開案的完整揭示內(nèi)容以引用方式全文并入本文 中，其并入程度仿佛各自單獨并入一般。顯然，對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可對本
文中所述的實施例作出多種修改和更改而不背離本揭示內(nèi)容的范圍和精神。應(yīng)了解，本 揭示內(nèi)容不希望受到本文中所述的說明性實施例和實例的不當(dāng)限制，且所述實例和實施例僅為舉例而提供，本揭示案的范圍僅欲由本文中如上所述的權(quán)利要求書限定。本文中 所使用的術(shù)語"包含"與"包括"或"含有"同義'具有開放包容性且不排除其它未述 及的要素或方法步驟。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述初始氧化鈦沉積階段沉積小于1納米厚的氧化鈦層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述最終氧化鈦沉積階段沉積至多1納米厚的氧化鈦層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個沉積循環(huán)進(jìn)一步包含中期沉積階段，其包含多個氧化鍶沉積循環(huán)和多個氧化鈦沉積循環(huán)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述中期沉積階段沉積至少1納米厚的金屬氧化物層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述中期沉積階段沉積至多40納米厚的金屬氧化物層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包含使所述沉積的含金屬層退火。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中退火包含使所述含金屬層暴露于至少400'C的溫度下。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中退火包含使所述含金屬層暴露于至多IOO(TC的退火溫度下。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中退火包含使所述含金屬層暴露于所述退火溫度下至少0.5分鐘。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中退火包含使所述含金屬層暴露于所述退火溫度下至多1小時。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中退火形成鈦酸鍶層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鈦酸鍶層是介電層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鈦酸鍶層具有0.9:1.0至1.0:0.9的Sr:Ti原子比。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中以金屬原子計，所述鈦酸鍶層具有至多5原子%的碳酸鍶含量。
16. —種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；提供至少一種反應(yīng)氣體；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣、所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣和所述至少一種反應(yīng)氣體與所述襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述至少一種反應(yīng)氣體是氧化性氣體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述至少一種反應(yīng)氣體選自由以下組成的群組空氣、氧氣、水蒸氣、臭氧、氮氧化物、過氧化氫、醇、氨氣和其組合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述金屬有機(jī)鍶前體化合物選自由以下組成的群組(3-二酮酸鍶、(3-二酮亞氨基鍶、脒基鍶、環(huán)戊二烯基鍶、二有機(jī)氨基鍶、羧酸鍶、垸醇鍶和其組合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述鈦前體化合物是金屬有機(jī)前體化合物。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述金屬有機(jī)鈦前體化合物是Ti(2 meiph，其中2meip-4-(2-甲基乙氧基)亞氨基-2-戊酸根。
22. —種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種(3-二酮酸鍶前體化合物的蒸氣，所述前體化合物包含至少一個選自由以下組成的群組的P-二酮酸根配位基2,2，6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根(thd)、,l-(2-甲氧基乙氧基)-2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根(methd)、六氟乙?；岣?、,1,1,1-三氟-2,4-戊二酮酸根、2,2-二甲基-6,6,7,7,8,8,8-七氟-3,5-辛二酮酸根(fod)和其組合；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與所述襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述|3-二酮酸鍶前體化合物是Sr(thd)2，其中thc^2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸根。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包含提供至少一種反應(yīng)氣體。
25. —種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種式Ti(AR、)4的金屬有機(jī)鈦前體化合物的蒸氣，其中A為O、N、 C(O)或OC(O);且！^為(C1-C10)烷基；其中所述W垸基中的兩者任選地連在一起形成亞垸基；且x^或2;提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與所述襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述金屬有機(jī)鈦前體化合物選自由以下組成的群組垸醇鈦、氨基鈦、亞氨基鈦、P-二酮酸鈦和其組合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述金屬有機(jī)鈦前體化合物是P-二酮酸鈦，其包含至少一個選自由以下組成的群組的P-二酮酸根配位基2，2,6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸根(thd)、 l-(2-甲氧基乙氧基)-2，2,6，6-四甲基-3,5-庚二酮酸根(methd)、六氟乙酰基丙酮酸根、1，1,1-三氟-2，4-戊二酮酸根、2，2陽二甲基-6,6,7,7,8,8,8-七氟-3,5-辛二酮酸根(fod)和其組合。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包含提供至少一種反應(yīng)氣體。
29. —種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種(3-二酮酸鈦前體化合物的蒸氣，所述前體化合物選自由以下組成的群組Ti(thd)2(OiPr)2、 Ti(mpd)(thd)2和其組合，其中mpc^2-甲基-2,4-戊二氧基；thcN2,2，6,6-四甲基-3，5-庚二酮酸根；且OiP-異丙氧基；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與所述襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其進(jìn)一步包含提供至少一種反應(yīng)氣體。
31. —種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；提供至少一種反應(yīng)氣體；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含初始氧化鈦沉積階段，其包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法循環(huán)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法氧化鈦層。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法的氧化鈦層。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法化鈦沉積循環(huán)組成。
36. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法積循環(huán)組成。
37. —種在襯底上形成含金屬層的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；提供至少一種反應(yīng)氣體；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述襯底的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含最終氧化鈦沉積階段，其包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述最終氧化鈦沉積階段包含多個氧化鈦沉積，其中所述初始氧化鈦沉積階段包含多個氧化鈦沉積，其中所述初始氧化鈦沉積階段沉積小于1納米厚的，其中所述初始氧化鈦沉積階段沉積至少0.3納米厚，其中所述初始氧化鈦沉積階段基本上由所述多個氧，其中所述初始氧化鈦沉積階段由所述多個氧化鈦沉循環(huán)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述最終氧化鈦沉積階段沉積至多1納米厚的氧化鈦層。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述最終氧化鈦沉積階段沉積至少0.3納米厚的氧化鈦層。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述最終氧化鈦沉積階段基本上由所述多個氧化鈦沉積循環(huán)組成。
42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述最終氧化釹沉積階段由所述多個氧化鈦沉積循環(huán)組成。
43. —種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；提供至少一種反應(yīng)氣體；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣、所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣和所述至少一種反應(yīng)氣體與半導(dǎo)體襯底或襯底組合體接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體容納于沉積室內(nèi)。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其進(jìn)一步包含將包含一種或更多種前體化合物的過量蒸氣從所述沉積室中吹掃掉。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中吹掃包含用惰性載氣吹掃。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述惰性載氣選自由以下組成的群組氮氣、氦氣和氬氣。
48. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中將一種或更多種惰性載氣與所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣、與所述包含所述至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣、或與兩者一起導(dǎo)入所述室內(nèi)。
49. 一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；將所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣引導(dǎo)至含有半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的原子層沉積室且使所述至少一種鈦前體化合物化學(xué)吸附至所述半導(dǎo)體襯底組合體的至少一個表面；和將所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣引導(dǎo)至所述原子層沉積室且使所述至少一種鍶前體化合物化學(xué)吸附至所述半導(dǎo)體襯底組合體的至少一個表面，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的至少一個表面上形成含金屬層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其進(jìn)一步包含提供至少一種反應(yīng)氣體。
51. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中將所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣引導(dǎo)至所述原子層沉積室和將所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣引導(dǎo)至所述原子層沉積室重復(fù)至少一次。
52. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的溫度為25'C至400 。C。
53. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述含有所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體的原子層沉積室具有10-8托(1.3xl(T6 Pa)至10托(1.3xl03Pa)的壓力。
54. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其進(jìn)一步包含在化合物化學(xué)吸附于所述半導(dǎo)體襯底或襯底組合體上之后將過量蒸氣從所述沉積室中吹掃掉。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中吹掃包含用惰性氣體吹掃。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述惰性氣體選自由以下組成的群組氮氣、氦氣、氬氣和其混合氣體。
57. —種制造存儲器裝置的方法，所述方法包含提供包含至少一種鈦前體化合物的蒸氣；提供包含至少一種金屬有機(jī)鍶前體化合物的蒸氣；提供至少一種反應(yīng)氣體；和使所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣與其上具有第一電極的襯底接觸，以利用包含多個沉積循環(huán)的原子層沉積方法在所述襯底的所述第一電極的至少一部分上形成介電層，其中所述多個沉積循環(huán)包含包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的初始氧化鈦沉積階段和包含至少一個氧化鈦沉積循環(huán)的最終氧化鈦沉積階段；和在所述介電層上形成第二電極。
58. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述包含所述至少一種鈦前體化合物的蒸氣和所述包含所述至少一種鍶前體化合物的蒸氣中的至少一者進(jìn)一步包含非反應(yīng)性氣體。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述非反應(yīng)性氣體選自由以下組成的群組氮氣、氦氣、氬氣和其組合。
全文摘要
本發(fā)明所述的原子層沉積方法可有利地用于在襯底上形成含金屬層。例如，本發(fā)明所述的某些方法可形成具有低碳含量(例如低碳酸鍶含量)的鈦酸鍶層，其可形成具有高介電常數(shù)的層。
文檔編號H01L21/316GK101595244SQ200880003141
公開日2009年12月2日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者巴斯卡爾·斯里尼瓦桑, 約翰·斯邁思 申請人:美光科技公司